2800 碳纤维石墨化,论碳纤维管强度,看看技术如何颠覆传统!

1、论碳纤维管强度,看看技术如何颠覆传统!

  从18世纪60年代开始,我们的世界在第一次工业革命的引领之下,日新月异,发展迅猛,就如同打开了发展速度这个“潘多拉魔盒”一样,一发不可收拾。而与之对应的则是各类的新型产品,技术革命以及颠覆式的创新。邓公曾讲过,科技是第一生产力。而如今看来,的确如此。技术的提升创新甚至是革命,带来的是前所未有的惊喜和对传统产品巨大的冲击力。碳纤维便是如此应运而生。究竟碳纤维有何过人之处,今日且听笔者娓娓道来。

  碳纤维管又称碳素纤维管,也称碳管,碳纤管,是采用碳纤维复合材料预浸入苯乙烯基聚脂树脂经加热固化拉挤(缠挠)而成。在制过程中,可以通过不同的模具生产出各种型材,如:不同规格的碳纤维圆管,不同规格的方管,不同规格的片材,以及其它型材:在制作过程中也可以包3K进行表面包装美化等等。而我们知道,碳纤维管的基础便是碳纤维,碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。碳纤维各层面间的间距约为3.39到3.42A,各平行层面间的各个碳原子,排列不如石墨那样规整,层与层之间借范德华力连接在一起。

  通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成,其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。

  当孔隙率低于某个临界值时,孔隙率对碳纤维复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和拉伸强度无明显的影响。有些研究指出,引起材料力学性能下降的临界孔隙率是1%-4%。孔隙体积含量在0-4%范围内时,孔隙体积含量每增加1%,层间剪切强度大约降低7%。通过对碳纤维环氧树脂和碳纤维双马来亚胺树脂层压板的研究看出,当孔隙率超过0.9%时,层间剪切强度开始下降。由试验得知,孔隙主要分布在纤维束之间和层间界面处。并且孔隙含量越高,孔隙的尺寸越大,并显著降低了层合板中层间界面的面积。当材料受力时,易沿层间破坏,这也是层间剪切强度对孔隙相对敏感的原因。另外孔隙处是应力集中区,承载能力弱,当受力时,孔隙扩大形成长裂纹,从而遭到破坏。

  即使两种具有相同孔隙率的层压板(在同一养护周期运用不同的预浸方法和制造方式),它们也表现处完全不同的力学行为。力学性能随孔隙率的增加而下降的具体数值不同,表现为孔隙率对力学性能的影响离散性大且重复性差。由于包含大量可变因素,孔隙对复合材料层压板力学性能的影响是个很复杂的问题。这些因素包含:孔隙的形状、尺寸、位置;纤维、基体和界面的力学性能;静态或者动态的荷载。

  相对于孔隙率和孔隙长宽比,孔隙尺寸、分布对力学性能的影响更大些。并发现大的孔隙(面积>0.03mm2)对力学性能有不利影响,这归因于孔隙对层间富胶区的裂纹扩展的产生影响。

  碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,是一种新的力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa,拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米,这除与原丝结构有关外,主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理,密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻,它的比重比铝还要轻,不到钢的1/4,比强度是铁的20倍。碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同,它有各向异性的特点。碳纤维的比热容一般为7.12。热导率随温度升高而下降平行于纤维方向是负值(0.72到0.90),而垂直于纤维方向是正值(32到22)。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关,在25℃时,高模量为775,高强度碳纤维为每厘米1500。这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。同钛、钢、铝等金属材料相比,碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点,可以称为新材料之王。

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  碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外,其外形有显著的各向异性柔软,可加工成各种织物,又由于比重小,沿纤维轴方向表现出很高的强度,碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上,是钢的7到9倍,抗拉弹性模量为230到430G帕亦高于钢;因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000兆帕以上,而A3钢的比强度仅为59兆帕左右,其比模量也比钢高。与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量(指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量)是玻璃纤维的3倍多;与凯夫拉纤维相比,不仅杨氏模量是其的2倍左右。碳纤维环氧树脂层压板的试验表明,随着孔隙率的增加,强度和模量均下降。孔隙率对层间剪切强度、弯曲强度、弯曲模量的影响非常大;拉伸强度随着孔隙率的增加下降的相对慢一些;拉伸模量受孔隙率影响较小。

  碳纤维还具有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数),一般仅约为19克,拉力高达300kg每微米。几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能,因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域。在不接触空气和氧化剂时,碳纤维能够耐受3000度以上的高温,具有突出的耐热性能,与其他材料相比,碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降,而且温度越高,纤维强度越大。碳纤维的径向强度不如轴向强度,因而碳纤维忌径向强力(即不能打结)而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能,如在液氮温度下也不脆化。

  所以综合来讲,碳纤维管具有强度高,寿命长、耐腐蚀,质量轻、低密度等优点。尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等一系列优异性能。并具有高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等。

  而如今,碳纤维的应用也是非常的广泛,除了我们已知的航空航天材料以及军工产品外,在民用方面也是很丰富的。而碳纤维管更是与日常生活密不可分,得益于独特的硬度与轻度,,广泛应用于风筝、航空模型飞机、灯用支架、PC设备转轴、蚀刻机、医疗器械、体育器材等机械设备,所以,如果您要选择相关的产品,碳纤维制品绝对是比较好的选择,不过也正是因为它优良的产品特性,价格不比其他产品。可小编认为,好的产品,优质的体验,价格又何妨呢!

2、碳纤维是什么做成的?挺硬吗?有什么作用?值钱吗?

碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得:按状态分为长丝、短纤维和短切纤维:按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕(MPa)、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。强度大于4000MPa的又称为超高强型:模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。

目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括,脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。

第一、原丝制备,聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得,沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝,制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相(苯可溶各向异性沥青)和潜在中间相(喹啉可溶各向异性沥青)等。作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维,其原丝要求不含碱金属离子。

第二、预氧化(聚丙烯腈纤维200~300℃)、不熔化(沥青200~400℃)或热处理(粘胶纤维240℃),以得到耐热和不熔的纤维,酚醛基碳纤维无此工序。

第三、碳化,其温度为:聚丙烯腈纤维1000~1500℃,沥青1500~1700℃,粘胶纤维400~2000℃。

第四、石墨化,聚丙烯腈纤维为2500~3000℃,沥青2500~2800℃,粘胶纤维3000~3200℃。

第五、表面处理,进行气相或液相氧化等,赋予纤维化学活性,以增大对树脂的亲和性。

第六、上浆处理,防止纤维损伤,提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不同的断面结构。

碳纤维广泛用于民用,军用,建筑,化工,工业,航天以及超级跑车领域。

常用的T700150元一公斤,T300的200克平纹110左右,这是最好东丽的价格。

中文名称:碳纤维英文名称:carbon fiber 定义:由碳元素构成的无机纤维。纤维的碳含量大于90%。一般分为普通型、高强型和高模型三大类。

不能简单的定义为硬,碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。

碳纤维不能简单的以黄金,白银的方式去定义其是否值钱,首先这是一种重要的战略资源,就比如钢铁,单价很便宜,但是资源本身价值巨大。

其次除了传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。所以市场一般不会出现单独的定价

日本东丽原产的碳纤维布 也就100多元/平米吧 碳纤维原丝 1000多元/千克吧

碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成;碳纤维的硬度可以看比强度,比强度即材料的强度与其密度之比,碳纤维材料比强度可达到2000Mpa以上,是钢的7~9倍;碳纤维材料是制造航天航空等高技术器材的优良材料,随着碳纤维技术的不断发展,汽车、医疗、工业以及民用都开始出现碳纤维材料的身影,但也由于其价格较贵,现在尚未完全普及应用。

简单点回答,是纤维+树脂+固化时间=碳纤维产品。产品轻,质地强且有韧性,不易折断,作用代替金属减轻重量,适用于航空航天和游艇船舶等领域。碳纤维材质也有很大的区别,一般生活中像碳纤维鱼竿、自行车、滑板等商品都是普通的碳纤维(也强于其他复合材料),成本不算太高,因为能做碳纤维产品公司较少,市面价格相应很高。

3、什么是石墨化

"石墨化"

graphitization;

graphitize;

greying;

"石墨化"

在工具书中的解释

1、钢中渗碳体分解成为游离碳并以石墨形式析出,在钢中形成石墨

“夹杂”的现象。火力发电厂锅炉钢管等高温构件,用低碳钢和低碳钼钢等不含铬的珠光体耐热钢,在高温长期运行过程中会随时间而产生石墨化。图(a)

为石墨化示意图,图

为低碳钢过热器管长期运行后的石墨化金相照片,图中黑色球状物即为析出的石墨。石墨化现象可用?.....

"石墨化"

在学术文献中的解释

1、”碳纤维中经“石墨化”处理后,并没有形成石墨结构,X射线衍射实验室完全可以进行验证,因此严格地说并没有石墨化,然而碳纤维工艺已经指鹿为马,将其称为“石墨化”了

石墨化多用于指钢的石墨化

钢件在工作温度和应力长期作用下,会使碳化物分解成游离的石墨,这个过程也是自发进行的,称为P热强钢的石墨化过程、它不但消除了碳化物的作用,而 且石墨相当于钢中的小裂纹,使钢的强度和塑性显著降低而引起钢件脆断。这是一种十分危险的转变过程。

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向钢中加入Cr、Ti、Nb等合金元素,均能阻止石墨化过程;另外,在冶炼时不能用促进石墨化的Al脱氧;采用退 火或回火处理也能减少石墨化倾向。

1.石墨化是利用热活化将热力学不稳定的炭原子实现由乱层结构向石墨晶体结构的有序转化,因此,在石墨化过程中,要使用高温热处理(HTT)对原子重排及结构转变提供能量。为了使难石墨化炭材料的石墨化度得到提高,也可以使用添加催化剂方法,称为催化石墨化。

2.石墨化是把焙烧制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温,使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重叠转变为三维空间的有序重叠,且具有石墨结构的高温热处理过程。

石墨化就是把碳元素通过高温的升降温曲线改变其分子的排列方式,成为6方晶格排列,这个过程就是石墨化过程了

从金刚石或者其他碳的单质变成始石墨的过程

如果是材料学的话,是另外一回事

4、碳纤维材料的特点是什么

  碳纤维材料是目前比较流行的一种新型材料,含碳量很高,具有很多特性和优点,它的质量比其他的金属材料都要轻很多,而且可以耐高温,主要应用在国防方面和民用方面,它既有碳材料的坚固,又有纤维材料的柔软,加工比较方便,而且实用性能十分的优秀,是现在应用十分广泛的新型材料。有很多人对碳纤维材料不是很了解,下面就是碳纤维材料的特点。

  强抗拉力特性

  碳纤维拉伸强度约为2到7GPa,拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米,这除与原丝结构有关外,主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理,密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻,它的比重比铝还要轻,不到钢的1/4,比强度是铁的20倍。碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同,它有各向异性的特点。

  柔软可加工性

  碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外,碳纤维编织布其外形有显著的各向异性柔软,可加工成各种织物,又由于比重小,沿纤维轴方向表现出很高的强度,碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。

  耐低温特性

  另外碳纤维还具有良好的耐低温性能,如在液氮温度下也不脆化。

  容易氧化

  碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维 。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此,碳纤维在使用前须进行表面处理。

  上面是碳纤维材料最明显的特点,也是应用最广泛的特性,碳纤维材料的抗拉力特别强,可以拉伸到很大的程度,这一定是其他的材料所不具备的,很多材料在拉伸到一定的程度的时候就会开裂,但是碳纤维材料不会出现这方面的情况,所以给加工带来了很多的方便快捷,碳纤维材料具有纤维的柔软特性,而且重量很轻,所以很多先进的加工产品都是实用碳纤维材料制成。

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碳纤维的特点: 碳纤维是含炭量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。 具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物。

5、碳纤维的材料性质

顾名思义,它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼具纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景,综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能,不少人预料,人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。

我改装的进气,就是碳纤维的。 空调滤芯也是碳纤维的。过滤效果强度高。

在同样强度下,比较轻,, 缺点,,耐久性不好,,时间长了就散开了